B2 O3 包覆单晶LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2 正极材料的性能
2021-07-10 07:06:44何玉林姚年春蒋道霞
电池
2021年3期
何玉林,姚年春,陈 冬,蒋道霞
(1. 江苏财经职业技术学院工程学院,江苏 淮安 223003; 2. 上海大学材料科学与工程学院,上海 200072)
目前,层状三元镍钴锰正极材料LiNixCoyMnzO2(x+y+z=1)已得到广泛应用[1](x≥0.5 时,称为富镍三元材料)。 通过提高镍含量来提升电池的比能量成为研究的热点,但会给正极材料带来一些问题,如随着镍含量的提高,Ni3+的含量增加,而Ni3+很不稳定,容易与空气中的H2O 和CO2发生反应,在材料表面形成残碱[2],影响容量和电化学性能。 此外,电解液会在电池使用过程中分解生成HF,侵蚀电极材料的表面,破坏材料的结构稳定性,降低电化学性能。 单晶颗粒的表面光滑、机械强度高且比表面积小,与导电剂接触良好,将三元正极材料制成单晶形貌,有利于Li+的传输[3],不但可以提高容量,还能改善循环性能。 单晶镍钴锰三元正极材料存在首次库仑效率低、容量损失严重及倍率性能不理想的缺点,可采用掺杂和包覆的方式进行改性。 包覆对电化学性能的提升效果,取决于包覆物的种类及包覆是否完全、均匀。包覆层作为保护层,隔绝了电解液与活性电极材料的直接接触,可以减少包括过渡金属析出在内的副反应、形成更薄的固体电解质相界面(SEI)膜、减少氧原子的析出等,从而提高材料的电化学性能。
目前,包覆物大多都是电子/离子绝缘体,对倍率性能的提升效果不明显,还会降低可用容量。 针对这一问题,本文作者用B2O3氧化物对单晶三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)进行包覆改性研究。
